Des physiciens simulent la désintégration du faux vide quantique en laboratoire

Une menace cosmique étudiée en laboratoire

En physique quantique, le vrai vide représente l'état d'énergie minimale absolue, stable par définition. À l'inverse, le faux vide – ou vide métastable – est un état qui semble stable mais n'a pas atteint son niveau d'énergie le plus bas. Si notre univers se trouvait dans cet état, une réaction en chaîne pourrait déclencher une désintégration du faux vide, entraînant la fin brutale de tout ce qui nous entoure.

Une expérience révolutionnaire

Dans une étude publiée dans Physical Review Letters, des physiciens chinois affirment avoir simulé ce phénomène à l'aide d'une expérience de table. Leur objectif : reproduire les conditions d'un effondrement quantique pour mieux comprendre ses mécanismes.

Depuis les années 1970, les scientifiques explorent l'hypothèse selon laquelle un faux vide pourrait, via un processus appelé effet tunnel quantique, basculer vers un vrai vide. Ce phénomène permet à des particules de franchir des barrières énergétiques sans en avoir l'énergie nécessaire.

« Bien que nous ne puissions pas tester cette théorie à l'échelle de l'univers, les avancées récentes en simulateurs quantiques nous permettent de recréer et d'étudier ces événements spectaculaires en laboratoire. »

Une simulation à l'échelle atomique

L'équipe a utilisé un anneau d'atomes de Rydberg, dont les électrons externes sont à leur niveau d'énergie maximal. Ces atomes, repoussés par leurs voisins, ont été organisés de manière à ce que leurs états de spin s'opposent.

En ciblant alternativement certains atomes avec des lasers, les chercheurs ont créé un paysage énergétique distinct, séparant les états de false vide et de true vide. Cette manipulation a permis d'observer en temps réel le processus de tunneling quantique.

Les résultats confirment que plus la symétrie est rompue par le laser, plus la désintégration du faux vide simulé est rapide – un phénomène en accord avec la théorie quantique des champs.

Une bulle de vrai vide

L'expérience a également révélé la formation d'une bulle contenant un vrai vide au sein du faux vide. Ce mécanisme augmente la probabilité de transition vers un état d'énergie inférieur, un pas crucial pour valider les modèles théoriques.

Pour Meng Khoon Tey, cette démonstration en laboratoire constitue une étape fondamentale pour explorer ce phénomène à plus grande échelle.

Vers une meilleure compréhension de l'univers

Cette avancée s'inscrit dans une série de recherches visant à percer les mystères de la physique quantique. Elle pourrait notamment éclairer des concepts comme les points noirs se déplaçant plus vite que la lumière, récemment évoqués par d'autres scientifiques.

Bien que le risque d'une désintégration du faux vide reste extrêmement faible, ces expériences permettent de mieux cerner les lois fondamentales qui régissent notre univers.